高纯纳米二氧化钛在MLCC上的应用

高纯二氧化钛（TiO2）具有特殊的介电常数和半导体性质，是制备MLCC的关键材料之一。艾邦建有MLCC微信群，诚邀MLCC生产企业、设备、材料企业参与。

1、二氧化钛的结构及特点

二氧化钛分子式为TiO2，分子量79.9，是一种化学性质十分稳定的两性氧化物。在常温下几乎不与其他化合物作用。二氧化钛在自然界中有三种不同的晶型存在：金红石、锐钛矿和板钛矿。

图 金红石、板钛矿和锐钛矿二氧化钛的晶体结构

其中，金红石和锐钛矿是正方晶系，而板钛矿属斜方晶系，其转变关系如下:

金红石型电性能最好，介电常数大，介质损耗小、是二氧化钛最为稳定的晶体。其他晶型的二氧化钛经高温处理都可转变为金红石型的二氧化钛。锐钛矿型在常温下是稳定的，但是在915℃时锐钛矿型转变为金红石型，当有Zn2+、Nb5+等离子存在时，这种转变温度会进一步提高直到1200℃以上，才能完全转变为金红石型。板钛矿型只存在于自然界的矿石中，数量不多，不能通过合成方法来制造，在工业上没有实用价值。

电子级二氧化钛与颜料二氧化钛不一样，电子级二氧化钛要求纯度高，其它指标同样也要求高。高纯二氧化钛（电子级）具有高纯度、小粒径以及优异的物理和化学性质，晶型为金红石型，其介电常数和半导体性质对电子工业非常重要，可以用于生产MLCC、PTC热敏电阻、微波元件、压电元件等电子元器件。

2、高纯二氧化钛在MLCC中的应用

高纯二氧化钛在MLCC中主要用于制造陶瓷介质层。通过电介质陶瓷材料的不同，MLCC大致可分为种类1(温度补偿用)与种类2(高介电常数类)。

表 温度补偿用MLCC和高介电常数系MLCC

种类1的陶瓷是以二氧化钛（TiO2）为基材的非强介电性陶瓷，其中多数含有添加物钛酸锶（SrTiO3）以及钛酸钙（CaTiO3）。种类1的陶瓷为中介电性（非强介电性），因此温度稳定性十分优秀。此外，DC偏压下静电容量不会发生变化，同时静电容量也不会因老化发生变化。

种类2的陶瓷为强介电性，通常以钛酸钡（BaTiO3）为基材。相比种类1的陶瓷，其拥有极高的介电常数。但介电常数会因温度、偏置电压、老化而发生大幅变动。陶瓷的晶格结构会随温度发生相变，因此介电常数会随温度发生大幅变化。此外，静电容量也会因施加直流电压（DC偏压）或老化而降低。

图 各类电容器的额定电压-电容量的应对范围，来源：TDK

种类2的MLCC拥有大容量特点，但存在因温度的变化导致电容量变化率大的缺点。而种类1的MLCC虽然无法达到高介电常数类产品的大容量，但由于温度变化导致的电容量变化率较小，且由于频率特性优异，因此被用于对精度要求较高的电路等。

图 MLCC结构示意图

原文始发于微信公众号（艾邦陶瓷展）：高纯纳米二氧化钛在MLCC上的应用